AT 2017Menneskets forhold til naturen

Postdoc, ph.d. Rime Bahij El-HouriInstitut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi

Det Tekniske Fakultet, Syddansk Universitetrbeh@kbm.sdu.dk

1

Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi

Vi uddanner: Civilingeniører i Kemi- og Bioteknologi

Bachelor (3 år) + Kandidat (2 år)

Diplomingeniører i Kemi- og Bioteknologi 3,5 år inkl. ½ års virksomhedspraktik

Civilingeniører i Miljøteknologi Kandidat (2 år)

Vi forsker bl.a. i: Naturstofkemi & Analytisk kemi Bioenergiproduktion Fermentering & Proteinteknologi Kemiteknik & Membranteknologi Materialekemi & Brændselsceller Miljøteknologi

2

Naturstofkemi Naturstof kemi omhandler såkaldte

sekundære metabolitter, der produceres af fx planter og mikroorganismer

Sekundære metabolitter fungerer ofte som disse organismers kommunikationsmidler fx som Forsvars- el. alarmsignaler Feromoner (parring/vækst) Farvestoffer

=> mange af disse stoffer har høj biologisk aktivitet og fungerer i dag som lægemidler, tilsætningsstoffer osv.

3

Lav pH Høj pH

Artemisinin (anti-malarial medicin)fra Artemisia annua

Paclitaxel (anti-cancer medicin) fraTaxus brevifolia

Type 2 diabetes

Hvad er type 2 diabetes?En kombination af insulinresistens og lav insulinproduktion. Skyldes ofte usund livsstil men også genetisk disponering spiller ind.

Omfanget af type 2 diabetes?

4

*Adapted from www.who.int

Behandling af type 2 diabetes?Sund kost MotionMedicinering (bivirkninger!)

5

Totally Synthetic

Vaccines

Biologics

Artemisinin (anti-malarialdrug) from Artemisia annua

Paclitaxel (anti-cancer drug)from Taxus brevifolia

Examples

Natural products

Natural product derivatives (Semisynthetic)

Synthetic natural mimic

Totally synthetic but basedon natural product

Newman D. J., Cragg G. M. Journal of natural products, 2012, 75, 311−335

6

French lilac (Galega officinalis)

H2N NH2

NH

NH

NH2

NH

Guanidine Galegine

NH

NH2

NHNH

Metformin

(CH2)12NH

NH2

NH

NH

H2N

NH

(CH2)10NH

NH2

NH

NH

H2N

NH

Synthalin A Synthalin B

Kan vi finde naturstoffer, der kan virke mod type 2 diabetes?

Mange planter har været anvendt som traditionel medicin mod diabetes:

Fordele ved naturstoffer: Ofte færre bivirkninger end

syntetisk medicin Strukturer som ‘vi’ ikke kan

tænke os til Ofte lettere

tilgængelige/billigere end syntetisk medicin

Kan lettere blive en naturlig del af en fødevare

Udfordringer: Udvinde og identificere stofferne Hvordan testes den biologiske

aktivitet? Virker stoffet i den virkelige

verden?

7

Brændenælde Salvie

Den naturvidenskabelige metode= ”Hypotese + Eksperiment”

Kemi Separation (kromatografi)

=> isolering af stoffer Analyse (fx HPLC)

=> identifikation af stoffer

Biologi/Bioteknologi Test (bioassay)

=> biologisk effekt af stoffer=> biotilgængelighed af stoffer

8

Neo

-chl

orog

enic

acid

Chl

orog

enic

acid

Cry

pto-

chlo

roge

nic

acid

Cou

mar

oyl-q

uini

cac

id

Rutin

Isor

ham

neti

n-ru

tino

side

Isor

ham

neti

n-gl

ucos

ide

Unk

now

n ph

enol

ic a

cid

Nar

inge

nin

HPLC analyse af et ekstrakt af

hyldeblomster

280 nm

9

Glukose-optag i f.eks. muskelceller

Fedt-akkumulering i en levende organisme f.eks. ormen C. elegans

DMSO

DCM extract

MeOH extract

Naturstoffer og type 2 diabetes

10

Hvilke andre fag/metoder kan vi koble de kemiske/biologiske metoder til? Matematik/statistik Fysik Samfundsfag Historie Naturgeografi

Glyfosat

Glyfosat er et aminofosfonisk analog til den naturligt forekommende aminosyre glycin

Blev først markedsført i 1970 af firmaet Monsanto under handelsnavnet ”Roundup”

Ukrudtsmiddel, der bliver optaget gennem blade og skud Bruges hovedsageligt til at dræbe flerårige ukrudtsarter

11

Glyfosats virkningsmekanisme

Glyfosat bliver optaget gennem blade og skud og dræber planter ved at blokere for enzymet 5-enolpyruvylshikimat-3-fosfat syntase (EPSPS).

Glyfosat er mindre giftigt end flere ukrudtsmidler og andre pesticider af gruppen ”klorerede organiske forbindelser”

12

Er det så helt ufarligt?

13

• Ved en gennemgang af litteraturen i 2000 konkluderede man, at "under de nuværende og forventede betingelser for nye anvendelser er der ikke noget potentiale for, at ukrudtsmidlet Roundup vil være en sundhedsrisiko for mennesker”

• Når man ser bort fra den anvendelse, som er hensigten med midlet, kan glyfosat være dødbringende. Således er der ved selvpåført forgiftning ca. 10 % dødelighed ved indtagelse af glyfosat

MEN• I Danmark bliver Roundup brugt før høst til nedvisning af korn og raps på 10

procent af arealet med korn og op mod 25 procent af arealet med raps.• Roundup bruges i Danmark også før høst til nedvisning af kartofler.

MEN…

14

• Glyfosat (Roundup) er påstået at være årsag til den store stigning af glutenintolerance hos mennesker.

• Undersøgelser fra Aarhus Universitet, har påvist, at dyr, der spiser afgrøder, sprøjtet med glyfosat, kan få problemer med tarmsystemet.

• Ukrudtsmidlet Roundup er under mistanke af WHO’s kræftagentur IARC for at kunne forårsage kræft. IARC har fundet glyfosat - der er det aktive stof i Roundup - i urin og blod på landmænd, der bruger midlet på markerne.

• Et forskerhold ved universitetet i Caen fremlagde i september 2012 en rapport, som sendte kraftige anklager mod Roundup. Den udførte forskning foregik med rotter, der blev kontrolleret gennem hele deres livsforløb. Rotter, der blev fodret med majs sprøjtet med Roundup fra Monsanto, klarede sig ikke godt. I forhold til kontrolgruppen udviklede de betydeligt flere kræftsvulster og døde meget tidligere.

Innovative løsninger?!

15 https://vimeo.com/72650129

Analyse og test Glyfosat

Kemi GC-MS analyse

=> separation, identifikation og kvantificering af kemiske stoffer i fx parfume

Biologi/bioteknologi Bioassay (in vitro)

=> information om effekt, funktion og stabilitet af stoffer i forskellige organismer

16

sprøjtemiddel Hvilke andre fag/metoder kan vi koble de kemiske/biologiske metoder til?

Matematik/statistik Samfundsfag Fysik Mediefag

17

BIOTEK 2: Anvendt bioteknologi

1. Fra fossilt brændsel til vedvarende energi2. Biomasse til el- og varmeproduktion 3. Fra biomasse til anden generations bioethanol4. Banebrydende dansk bioteknologi5. Gær producerer insulin for milliarder6. Fra plante til lægemiddel7. Artemisinin – et effektivt lægemiddel mod malaria udvundet

fra en kinesisk medicinplante8. Nisin – et peptid med antimikrobiel effekt til fødevarer 9. Verdens vand -Vandets verden: Kampen om en

livsnødvendig, begrænset og truet ressource 10. Mikroorganismer renser grundvandet - og nedbryder11. Drikkevand –formet af redoxprocesser og mikroorganismer

Lægemidler ogFødevareingredienser

18

Tak for jeres opmærksomhed

19

Gør dig parat til at stemme

TEKST 1

2

Internet 1

2

Twitter 1

2

Afstemningen er anonym

Teksten på dette slide vil instruere dit publikum i, hvordan man stemmer. Denne tekst vil kun vises, når du starter en gratis eller betalt

session.

Vær venligst opmærksom på at tekst og opbygning af dette slide (skrifttype, størrelse, farve, osv.) ikke kan ændres.

Hvilke stoffer producerer planter som deres forsvarsmekanisme?

A. Syntetiske stofferB. Sekundære metabolitter

Lukket

Spørgsmålet vil være tilgængeligt når du starter din session og

præsentation

Internet Denne tekst boks vil beskrive de forskellige måder at sende beskeder på.TEKST De gældende forklaringer vil blive indsat, når du starter en session.Twitter Det er muligt at flytte, ændre størrelse og modificere udseendet af denne tekst boks.

# Stemmer: 0

Hvilke stoffer producerer planter som deres forsvarsmekanisme?

Lukket

A.

B.

Syntetiske stoffer

Sekundære metabolitter

50,0%

100,0%

Vi vil nulstille disse resultateksempler, så snart du starter din session og dit slide show.

I mellemtiden er du velkommen til at ændre dine resultaters udseende (f.eks. farver).

Glycfosat er et analog til aminosyren

A. GlycinB. Glutamin

Lukket

Spørgsmålet vil være tilgængeligt når du starter din session og

præsentation

Internet Denne tekst boks vil beskrive de forskellige måder at sende beskeder på.TEKST De gældende forklaringer vil blive indsat, når du starter en session.Twitter Det er muligt at flytte, ændre størrelse og modificere udseendet af denne tekst boks.

# Stemmer: 0

Glycfosat er et analog til aminosyren

Lukket

A.

B.

Glycin

Glutamin

50,0%

100,0%

Vi vil nulstille disse resultateksempler, så snart du starter din session og dit slide show.

I mellemtiden er du velkommen til at ændre dine resultaters udseende (f.eks. farver).